Optimal Vaccination Policies for COVID-19 Considering Vaccine Doses Delays

Abstract

En este trabajo introducimos una metodología para determinar una estrategia de vacunación óptima para la enfermedad COVID-19 con capacidad de vacunación limitada, considerando los retrasos entre dosis de vacuna para minimizar el número de muertes. Comenzamos proponiendo un modelo compartimental para estudiar la evolución de la pandemia antes de la existencia de una vacuna, en la ciudad de Tandil, provincia de Buenos Aires, Argentina. Calibramos los parámetros involucrados de acuerdo a datos oficiales. A partir de ese modelo, diseñamos un problema de control óptimo estructurado por edades para determinar la mejor forma de administrar las vacunas disponibles, teniendo en cuenta sus características y la capacidad de vacunación. Por último, comparamos las soluciones óptimas con otras estrategias factibles, considerando o no medidas estrictas de aislamiento.

In this work we introduce a methodology to determine an optimal vaccination strategy for the COVID-19 disease with limited vaccination capacity, considering the delays between vaccine doses in order to minimize the number of deaths. We start proposing a compartmental model in order to study the evolution of the pandemic before the existence of a vaccine, in the city of Tandil, province of Buenos Aires, Argentina. We calibrate the parameters involved according to official data. Based on that model, we design an age-structured optimal control problem to determine the best way of administrate the available vaccines, taking into account their characteristics and the vaccination capacity. Finally, we compare optimal solutions with other feasible strategies, considering or not strict isolation measures.